劉暢，邵楠

(沈陽市勘察測繪研究院有限公司，遼寧 沈陽 110000)

1 引 言

2020年6月，自然資源部辦公廳發(fā)布了《2020年自然資源部網(wǎng)絡(luò)安全與信息化工作要點》，文件指出，按照“放管服”的總體要求，結(jié)合自然資源管理和發(fā)展的需要，在統(tǒng)一的國土空間基礎(chǔ)信息平臺上形成一體化的自然資源政務(wù)信息化管理，加強自然資源業(yè)務(wù)管理信息化建設(shè)，推進自然資源系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用[1]。自然資源數(shù)據(jù)種類豐富，城市級別管理的數(shù)據(jù)量龐大，并隨著城市發(fā)展不斷累積增長，通過城市地理信息系統(tǒng)進行管理與使用時，將涉及不同類型，不同區(qū)劃數(shù)據(jù)的權(quán)限控制問題[2]，比如一種典型的應(yīng)用場景為：“市、區(qū)兩級應(yīng)用”，市級別與區(qū)級別共用同源數(shù)據(jù)，市級用戶可調(diào)用全市范圍全部數(shù)據(jù)內(nèi)容，而區(qū)級用戶則只能調(diào)用其管轄范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，這就要求地圖服務(wù)需要根據(jù)不同用戶的權(quán)限返回相應(yīng)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此，如何在地圖服務(wù)應(yīng)用中完成地圖內(nèi)容的顯示控制是值得探討的。

城市地理數(shù)據(jù)服務(wù)通常采用成熟的GIS軟件服務(wù)，如ArcGIS Server、SuperMap IServer、Geoserver等。地圖服務(wù)一般包括切片地圖服務(wù)WMS(Web Map Service)，要素地圖服務(wù)WFS(Web Feature Service)等幾種類型[3]，不同服務(wù)在前端顯示的技術(shù)有所不同，其中切片地圖服務(wù)又叫緩存地圖服務(wù)，地圖緩存是通過制作完成的不同比例尺級別的地圖圖像進行分發(fā)，實現(xiàn)地圖使用的一種非常有效的方法。因此在地圖顯示方面，進行不規(guī)則范圍地控制比較困難；要素地圖服務(wù)則可以通過屬性、空間范圍等參數(shù)設(shè)置篩選顯示的數(shù)據(jù)。文獻[3]針對ArcGIS的動態(tài)服務(wù)提出了一種圖像處理的方式實現(xiàn)范圍控制，顯示效果較好，但對切片服務(wù)的控制無法實現(xiàn)。文獻[4]對切片服務(wù)請求返回的圖片進行相交判斷，實時裁切達到范圍顯示控制，但是由于計算量較大，影響了地圖顯示的效率。本文在實踐中嘗試了基于Html5頁面CSS不規(guī)則遮罩的控制方法，結(jié)合現(xiàn)有的幾種控制方法，綜合對比了它們的優(yōu)缺點。

2 方法簡介

電子地圖顯示范圍的控制需要與應(yīng)用系統(tǒng)相集成，一般顯示范圍控制的流程為：應(yīng)用系統(tǒng)用戶登錄獲取角色與權(quán)限信息，由角色權(quán)限信息獲取控制范圍圖形數(shù)據(jù)，最后根據(jù)控制范圍與地圖服務(wù)請求的數(shù)據(jù)共同處理，完成電子地圖顯示范圍的控制，如圖1所示。

圖1 范圍控制流程

地圖服務(wù)是通過用戶發(fā)送服務(wù)請求返回地圖數(shù)據(jù)的Webservices服務(wù)，因此可以根據(jù)客戶端發(fā)送的請求，在服務(wù)器端實時處理，并將生成的數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端，以實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)權(quán)限控制。而在地圖顯示控制方面，可以按照服務(wù)端權(quán)限控制達到顯示效果，也可以從客服端角度完成處理。

2.1 基于服務(wù)端圖像處理

地圖服務(wù)的應(yīng)用是典型的B/S方式，因此可將地圖服務(wù)進行轉(zhuǎn)發(fā)包裝，服務(wù)請求時需要將范圍信息或權(quán)限信息發(fā)送至代理服務(wù)，由代理服務(wù)根據(jù)范圍對地圖服務(wù)進行操作處理[5，6]，如圖2所示。根據(jù)地圖服務(wù)的類型，有不同的處理方式：

圖2 服務(wù)端處理流程

(1)動態(tài)服務(wù)處理

以ArcGIS Server為例，動態(tài)服務(wù)是要素服務(wù)的一種，通過客戶端請求發(fā)送至服務(wù)端，由服務(wù)端根據(jù)地圖的實時顯示范圍返回當前要素的圖像，因此，可以對返回的要素圖像進行圖形裁切，根據(jù)顯示范圍與圖像的關(guān)系，將范圍內(nèi)部圖像的像素值保留，范圍外部的像素值賦值為透明或地圖的底色，最終將實時處理后的圖像返回客戶端。

(2)切片服務(wù)處理

切片服務(wù)根據(jù)服務(wù)請求返回緩存完成的圖像文件，圖像文件數(shù)量隨級別的不同而不同，比例尺越大圖像數(shù)量越大，與動態(tài)服務(wù)處理方式相類似，需要根據(jù)范圍數(shù)據(jù)對請求的邊界圖像裁切，范圍內(nèi)部的圖像則不需要。

2.2 地圖操作限制

地圖操作限制是應(yīng)用系統(tǒng)的前端地圖控制方法，在用戶登錄后獲取該用戶權(quán)限對應(yīng)范圍的外接矩形數(shù)據(jù)，在用戶進行地圖縮放，平移等操作時，實時判別用戶視窗與外接矩形的空間位置關(guān)系，一旦操作超出外接矩形范圍外，將控制鼠標拖拽操作，強制拉回地圖視窗到限制范圍內(nèi)，從而達到限制目的。

2.3 矢量范圍遮罩

范圍遮罩是將顯示范圍的矢量數(shù)據(jù)發(fā)布為要素地圖服務(wù)或者切片服務(wù)，遮罩面采用白色等遮擋顏色，根據(jù)用戶權(quán)限對應(yīng)的區(qū)域，使用不同的要素服務(wù)疊加顯示，用戶不能通過圖層管理等手段移除疊加的范圍服務(wù)。

2.4 CSS不規(guī)則遮罩

CSS遮罩也是一種采用前端遮擋顯示范圍的方法，從應(yīng)用系統(tǒng)前端頁面(Html5)的角度出發(fā)，選擇在地圖顯示控件的上方，疊加一層不透明(或與地圖底色一致)的DIV，用戶登錄獲取權(quán)限對應(yīng)的顯示范圍數(shù)據(jù)，按照當前地圖顯示范圍與視窗的關(guān)系，將顯示范圍數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為視窗坐標點位，按照CSS中裁切屬性的輸入要求，將遮罩DIV裁切出空洞進而顯示出地圖部分。如圖3(a)所示，裁切方法默認是按照屏幕坐標串順時針路徑裁剪區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)部將保留并顯示，而外部則被裁剪。對于遮罩而言則是相反的，需要保留范圍外部的遮擋面，因此需要按照圖3(b)所示，從外部某一頂點出發(fā)，將圖形外部當作“內(nèi)部”，實現(xiàn)挖洞裁切。

圖3 裁切方式

需要注意的是，遮罩DIV的裁切需要實時監(jiān)控地圖范圍變化，完成動態(tài)裁切，從而保證地圖在縮放、平移時實時完成顯示區(qū)域的控制。

3 對比分析

(1)顯示效果

基于服務(wù)端圖像處理方式是進行了傳輸圖像的裁切，可以嚴格按照輸入邊界進行控制，適用于不規(guī)則范圍控制的場景；實際中顯示范圍控制區(qū)域多以行政區(qū)劃為主，邊界線不規(guī)則，而地圖操作限制的方式只能以外界矩形的大小展示地圖內(nèi)容，無法達到不規(guī)則區(qū)域的顯示，因此只適用于簡單范圍控制，對權(quán)限要求不高的場景；圖層疊加的矢量范圍遮罩方式在靜態(tài)地圖效果中有不錯的顯示，但是在進行地圖拖拽，縮放等操作時，遮罩層會出現(xiàn)顯示延遲，通常會在鼠標釋放操作完成后加載，這樣導(dǎo)致地圖內(nèi)容泄露，影響控制的效果；CSS不規(guī)則遮罩是Html5動態(tài)遮擋方式，能夠根據(jù)不規(guī)則的范圍線計算遮擋范圍，顯示效果較好，如圖4所示。

圖4 CSS遮罩效果

(2)顯示速度

基于服務(wù)端圖像處理方式的圖像處理算法運行在服務(wù)器中，算法計算的時間與控制范圍圖形的復(fù)雜度、圖像的數(shù)量、大小都存在一定的關(guān)系。對于動態(tài)服務(wù)，其處理過程是僅對一張圖像進行相交計算，因此顯示的速度取決于圖像處理算法的性能；切片服務(wù)，在比例尺較大的情況下，邊界圖像數(shù)量較大，處理時間較長，在地圖縮放過程中，有明顯的顯示延遲。一般控制范圍圖形的折點數(shù)量也較多，相同算法下，處理速度會因圖形的復(fù)雜而變慢。

地圖操作限制是在前端代碼控制實現(xiàn)的，不存在數(shù)據(jù)請求返回的時間影響，而且范圍采用的外界矩形，前端計算方法簡單，顯示速度較快；范圍遮罩方法不會增加任何計算負擔，主要取決于網(wǎng)絡(luò)速度；CSS不規(guī)則遮罩方法的計算也是通過前端代碼實現(xiàn)，取決于范圍圖形的折點數(shù)量，數(shù)量越多計算代價越大，實踐中一般超過60個點，會有比較明顯的地圖操作滯后。因此，在顯示范圍控制的圖形處理上，還需要進行范圍圖形的簡化處理，盡量減少范圍圖形的折點數(shù)目，將會大幅度提升顯示的速度。

(3)安全問題

服務(wù)端處理方式在數(shù)據(jù)源頭進行了操作處理，嚴格把控數(shù)據(jù)的返回，可以做到不在控制內(nèi)的數(shù)據(jù)不會返回，因此在數(shù)據(jù)安全方面是較為合理的；前端處理方式(操作限制、遮罩)并沒有在數(shù)據(jù)端做干涉，雖然可以在前端通過遮擋、限制或不加以顯示，但網(wǎng)絡(luò)請求已將數(shù)據(jù)獲取至前端，并不能完全做到數(shù)據(jù)的安全把控。

通過上述三個方面的分析，得出不同的方法在處理效果、速度、數(shù)據(jù)安全都有側(cè)重點，基于服務(wù)端圖像處理方法總體表現(xiàn)優(yōu)異，但仍然掣肘于數(shù)據(jù)處理效率上；前端處理方法中，筆者則推薦使用CSS不規(guī)則遮罩，顯示效果較好，技術(shù)難度適中。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)用戶、網(wǎng)絡(luò)等情況選擇最優(yōu)的方案。

4 結(jié) 語

地圖權(quán)限的控制在自然資源數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用中越來越重要，通過同一數(shù)據(jù)資源的再分配完成范圍管轄能夠節(jié)約數(shù)據(jù)制作的成本。本文簡要闡述了地圖服務(wù)根據(jù)空間范圍進行局部顯示的方法，在不同的生產(chǎn)環(huán)境下可選擇相適應(yīng)的方式，有效解決權(quán)限管理與電子地圖適配的問題。